Tuyen vao Phan Boi Chau 0809

- Đặt điện trở tương đương cụm AC là X, điện trở phần AC của biến trở x.[r]

Sở GD&ĐT Nghệ An Kì thi TUYểN sinh VàO lớp 10

trờng thpt chuyên phan bội châu Năm

học 2008-2009

Môn thi: vật lý

Thời gian: 150 phút (không kể thời gian giao đề)

Câu 1: (2,0 điểm) Một khối gỗ đồng chất, phân bố đều, hình lập phơng có thể tích V 1 = 10 -3 m 3 , nhúng chìm hoàn toàn trong một thùng nớc hình trụ Khối gỗ đợc giữ bằng sợi dây nhẹ không giãn, sao cho mép trên của nó cách mặt nớc một đoạn x 0 = 2cm (Hình1) Khi đó sức căng sợi dây có giá trị F 0 = 20N Biết trọng lợng riêng của nớc là d 2 = 10 4 N/m 3 , tiết diện ngang của đáy thùng S 2 = 0,03m 2

1 Xác định trọng lợng riêng của khối gỗ.

2 Kéo từ từ sợi dây để khối gỗ chuyển động đều thẳng đứng lên

trên Bỏ qua mọi lực cản:

a) áp suất của nớc lên đáy bình giảm đi bao nhiêu so với giá trị ban đầu

khi khối gỗ dịch chuyển đợc một đoạn x = 5cm? x = 10cm?

b) Xác định công tối thiểu để kéo khối gỗ lên khỏi mặt nớc.

Câu 2: (1,5 điểm)Một vật đợc nung nóng tới 120 o C và thả vào một bình

nớc Khi đó nớc trong bình tăng nhiệt độ từ 20 o C đến 40 o C Nhiệt độ

trong bình sẽ tăng đến bao nhiêu nếu thả thêm vào bình một vật nh vậy

nhng đợc nung tới 100 o C? Bỏ qua sự trao đổi nhiệt với môi trờng ngoài.

A B

Câu 3: (1,5 điểm) Cho mạch điện nh hình 2 Khi mắc lần lợt vào A và B hai

điện trở có giá trị khác nhau thì công suất tỏa nhiệt trên chúng là nh nhau,

cờng độ dòng điện chạy trong mạch lần lợt là I 1 và I 2 Khi chập hai điểm A

và B với nhau thì thấy nhiệt lợng tỏa mạnh trên các dây dẫn, lúc đó cờng độ

dòng điện chạy qua các dây dẫn bằng bao nhiêu? Hiệu điện thế giữa hai

cực nguồn điện không đổi, các điện trở không phụ thuộc vào nhiệt độ

Câu 4 : (2,5 điểm) Cho mạch điện như hỡnh 3 Nguồn điện cú hiệu điện

thế U = 8V Các điện trở r = 2, R 2 = 3  , điện trở của đốn không đổi

R 1 = 3  , AB là một biến trở Ampe kế, dây nối và khóa K có điện trở

khụng đỏng kể

1) K mở, di chuyển con chạy C thì đèn luôn sáng Khi điện trở phần BC

của biến trở AB cú giỏ trị 1  thỡ độ sáng của đốn kém nhất Tớnh điện

trở toàn phần của biến trở.

2) Biết rằng đèn chịu đợc hiệu điện thế cực đại gấp 1,2 lần hiệu điện thế

định mức Đóng K, di chuyển con chạy C thì đèn luôn sáng và có một vị

trí độ sáng của đèn đạt tối đa Xác định điện trở phần AC của biến trở,

công suất định mức của đèn và số chỉ Ampe kế lúc đó

Câu 5: (2,5 điểm) Một thấu kính hội tụ mỏng L có tiêu cự 30cm và một gơng phẳng M đặt nghiêng 45 o

so với trục chính, mặt phản xạ hớng lên, giao điểm H của gơng với trục chính cách quang tâm O là 75cm Vật sáng AB có dạng là đoạn thẳng cao 3cm, đặt vuông góc trục chính tại A, cách thấu kính 45cm và ở trớc hệ (Hình 4).

1) Vẽ ảnh, xác định vị trí, tính chất và chiều cao ảnh A’B’ của AB qua hệ.

2) Cho gơng quay quanh trục H nằm ngang vuông góc với mặt

phẳng hình vẽ một góc 15 o theo chiều kim đồng hồ Vẽ quỹ đạo

chuyển động ảnh A’ của A qua hệ Tính chiều dài quỹ đạo đó.

3) Trục quay giữ nh câu 2 Cho gơng quay, tìm vị trí của nó

để ảnh của AB qua hệ vuông góc với trục chính? Vẽ hình và

giải thích.

-Hết -Họ và tên thí sinh: Số báo danh:

Sở Gd&Đt Nghệ an Kì thi TUYểN sinh VàO lớp 10

trờng thpt chuyên phan bội châu

Năm học 2008-2009

đáp án và biểu điểm chấm đề chính thức

Môn: Vật lý Ngày thi: 24/6/2008

Nguồn điện Hình 2

Hình 3

A

R1 R2 U

B

-K

Đề chính thức

x 0

Hình 1

B

0

Hình 4

2 điểm 1 Xác định trọng lợng riêng khối gỗ :

Các lực tác dụng lên khối gỗ: Trọng lực p

, lực đẩy Acsimet F A , lực căng dây F 0

Khối gỗ cân bằng:

F0 + FA = P

=> F0 + d2.V1 = d1.V1

=> d1 = d2+

0 1

F

V = 104 + 3

20

10 

= 3.104 (N/m3)

0,25

2

a) Xác định độ giảm áp suất :

thay đổi nên áp suất của nớc lên đáy thùng không đổi

- Khối gỗ tiếp tục di chuyển một đoạn X = x - x0 tính từ thời điểm mép trên của khối gỗ bắt đầu chạm mặt nớc

Khi đó mực nớc trong bình giảm một đoạn Y

- Chất lỏng không chịu nén nên:

S1.X = (S2-S1)Y

=>Y

X

=

2 1 1

S -S

S =

2 1

S

S -1 (1)

Gọi cạnh hình lập phơng là l

Ta có : V1 = l3 => l = 0,1(m) = 10 cm

Thay S1 = l2 = 10-2m2 ; S2 = 3.10-2m2 vào (1) ta đợc :

X

Y = 2 (2)

0,25

Độ cao phần gỗ nhô lên mặt nớc: h = X + Y

- Khi khúc gỗ bắt đầu thoát ra khỏi mặt nớc:

X + Y = l = 0,1 (3)

Từ (2) và (3) ta có X =

0,2

20

3 (cm)

Y =

0,1

10

3 (cm)

(Khi X 

20

3 (cm) thì Y =

10

0,25

- Tính từ thời điểm ban đầu, khi khối gỗ dịch chuyển đoạn x1 = 5 cm:

X1 = x1 – x0 = 3 cm <

20

3 cm

Mực nớc hạ xuống: Y1 =

1

X

2 =

3

2 cm

Độ giảm áp suất của nớc lên đáy thùng so với ban đầu:

 P1 = Y1 d2 =

3

2 10 –2 10 4 = 150 (Pa)

0,25

- Tính từ thời điểm ban đầu, khi khối gỗ dịch chuyển đoạn x2 = 10cm :

X2 = 10 - 2 = 8 cm >

20

3 cm

Mực nớc trong thùng hạ xuống so với ban đầu : Y2 =

10

Độ giảm áp suất của nớc lên đáy thùng so với ban đầu:

P2 = Y2d2 =

10

3 .10-2.104 =

1000

3 ≈ 333,33 (Pa)

0,25

Y 

X



P

F A F

b) Tính A

Công tối thiểu để kéo khúc gỗ lên khỏi mặt nớc ứng với trờng hợp vật chuyển

động đều: F = P - FA

- Khi 0 ≤ x ≤ x0 = 2 cm = 2 10 -2 m thì F = F0 = 20N

20

3 (cm)

Hay 2 10 – 2 m < x ≤

26

3 10 - 2(m)

FA= d2 [ l - (X + Y)] l2

= d2[ l -

3X

2 ] l2

0,25

=> F = (d1- d2) V1 +

3

2d2.l2 X = 20 + 150 X

= 20 + 150 (x-0,02)

= 17 + 150 x

- Khi x 

0,26

3 (m) : F = d1V1 = 30 N

0,25

A = Số đo diện tích (OABCD) = 20.2.10-2 +

20 + 30

2

20

3 10-2 = 0,4 +

5

3 ≈ 2,07(J)

0,25

L

u ý : Học sinh có thể chứng tỏ đợc lực kéo khối gỗ từ khi chạm mặt nớc đến khi

lên khỏi mặt nớc biến thiên tuyến tính theo x để tính công trong giai đoạn đó: A2

=

0 1 1

(F d V )X

2



Câu 2

1,5 điểm Gọi t0 là nhiệt độ ban đầu của nớc và bình, t1 và t2 là nhiệt độ của nớc và bình

sau khi thả vật thứ nhất và thứ hai vào bình, tv1 và tv2 là nhiệt độ của vật thứ nhất

và thứ hai trớc khi thả vào nớc

Gọi Cv , mv , Cb, mb và C, m lần lợt là nhiệt dung riêng, khối lợng của vật, bình

và nớc

- Phơng trình cân bằng nhiệt sau khi thả vật thứ nhất vào bình:

Cvmv(tv1 – t1) = (Cm + Cbmb)(t1- t0) (1)

0,25

- Phơng trình cân bằng nhiệt sau khi thả tiếp vật thứ hai vào bình:

Cv mv(tv2 – t2) = (C m + Cb mb + Cv mv) (t2- t1) (2) 0,25 Biến đổi (2) ta có :

Cv mv(tv2 + t1 - 2t2) = (C m + Cb mb ) (t2- t1) (3) 0,25

- Chia phơng trình (3) cho phơng trình (1) đợc:

t + t - 2t t - t

t - t t - t

0,25

t2 =

v2 1 0 1 v1 0

t ( t - t ) + t (t - t )

Thay số : t2 =

100 (40 - 20) + 40( 120 - 20 )

Câu 3

3

2

( x 10 -2 m)

30

F(N)

1,5điểm - Gọi hiệu điện thế giữa hai cực của nguồn là U, điện trở dây dẫn là r

- Khi mắc điện trở R vào giữa hai điểm A và B:

Cờng độ dòng điện trong mạch: I =

U

R + r (1)

Công suất tỏa nhiệt trên điện trở R: P = I2R =

2

U

R + r R (2)

0,25

=> R2 + R ( 2r

-2

U

P ) + r2 = 0 (3)  = ( 2r

-2

U

P )2- 4r2 = (

2

U

P - 4r)

  0 => P ≤ Pmax =

2

U 4r

 > 0: với cùng một giá trị P < Pmax , phơng trình (3) có hai nghiệm phân biệt R1, R2

- áp dụng định lý Vi ét, ta có :

R1 R2 = r2 (4)

0,25

- Khi nối R1 vào giữa A và B :

I1 = 1

U

R + r = 1 1 2

U

R + R R

U

R ( R  R )

(5)

0,25

- Khi nối R2 vào giữa A và B:

I2 = 2

U

R + r = 2 1 2

U

R + R R = 2 1 2

U

R ( R  R )

(6)

0,25

- Cờng độ dòng điện qua dây dẫn : I0 =

U

U

R R

(7)

0,25

- Từ (5), (6) và (7) rút ra : I0 = I1 + I2

0,25

Câu 4

2,5điểm U

a Khi K mở: Ta vẽ lại mạch điện như hỡnh bờn

Gọi điện trở phần BC là x, điện trở toàn phần AB là R.

- Điện trở toàn mạch là:

2

tm

-Cờng độ dòng điện trong mạch chính là:

2 tm

8( 6)

I



0,25

24( 3)

( 1) 21 6

CD

x



- Cường độ dũng điện qua đốn là: 1 1 2

24

CD U I

      (2)

0,25

D

Đ x

x

+

-R - x

r

-Khi đèn tối nhất tức I1 đạt min, và khi đó mẫu số ë biÓu thøc (2) đạt cực đại.

- Xét y =  x2(R 1)x21 6 R, y = - (x -

R - 1

2 ) 2 + 21 + 6R +

2

R-1 2

0,25

-Ta thÊy y max khi

1 1 2

R

b.Khi K đóng: Ta chập các điểm A và B lại với nhau

như hình vẽ

- Đặt điện trở tương đương cụm AC là X, điện trở

phần AC của biến trở x Ta có:

X + 3 3

R = X + 3, R =

X + 6

0,25

-Cường độ dòng điện trong mạch chính :

X + 3 3 5 5X + 21

2

X + 6



-Hiệu điện thế giữa haI đầu đèn:

U Đ = U – Ir = 8 – 2I

Ta thấy đèn sáng nhất khi I trong mạnh chính cực tiểu Từ (1)  I min  X max

0,25

-Mặt khác:

x 3 - x 1 x + (3 - x) 3

X max khi (*) xảy ra dấu “ = ”  x = 3 –x  x = 1,5()

0,25

-Khi đó:

min

  (A) U Đ max = U – I min r = 8 – 2,2.2 = 3,6(V)

U đm =

Dmax

3 1,2 1, 2  (V)

-Công suất định mức của đèn là:

P đm =

2 dm

3

R 3  ( W)

0,25

-Cường độ dòng điện chạy qua R 2 l à:

Dmax Dmax

2

BCD

2

I = = = = 0,96(A).

x

2 -Cường độ dòng điện chạy qua nhánh AC là:

Dmax 2 2

AC

AC

U I R 3,6 - 0,96.3



0,25

D C

3-x

R 2

x

A

§

r

u

Số chỉ Ampe kế là :

I = I - I = 2,2 - 0,48 = 1,72(A) A AC

Câu 5

AB

L O

 

A1B1

M H

  A’ B’

0,25

0,25

Xét  OIF’  A 1 B 1 F’ có :

' '

1 1 1 1

OF' OI

A F A B

(1)

Xét  OAB  OA 1 B 1 có : 1 1 1

OA A B

(2)

Từ hình vẽ : AB = OI, A1F’= OA1 – OF’ (3)

Từ (1), (2) và (3) suy ra : OA1 = 90 cm, A1 B1 = 6 cm

0,25

A1B1 qua gơng

Do đó A’B’ song song với trục chính và cách trục chính một khoảng : HA’ =

HA1 = 15 cm

Vậy : ảnh A’B’ cuả AB qua hệ là ảnh thật song song với trục chính và ở phía

thấu kính 75 cm

0,25

A -,

0,25

Vật sáng AB cố định, thấu kính cố định nên A1B1 cố định, chùm tia tới cố định

Vậy quỹ đạo chuyển động ảnh A’ của A qua hệ là cung tròn tâm H, bán kính R

= HA1 = 15 cm

0,5

Chiều dài quỹ đạo :

A'A'' = HA1 2 (rad) = 15 cm 6



= 7,85 cm

0,25

B1

H O

A

M’

I B

A’’

B’’

S S

B1

H O

A

I B

A’

Khi gơng quay quanh trục H cố định thì A’ chuyển động trên đờng tròn tâm H,

trí ảnh của AB qua hệ vuông góc với trục chính là :

Vị trí 1 : Mặt phẳng gơng nằm ngang khi đó ảnh A’B’ qua hệ đối xứng với

A1B1 qua trục chính nên A’B’ vuông góc với trục chính

Vẽ hình

L

u ý :

Mặt phẳng gơng nằm ngang và quay mặt phản xạ xuống dới nếu có kích thớc đủ lớn cũng sẽ cho ảnh

A B vuông với trục chính.’ ’

0,25

phía thấu kính, khi đó hệ tạo ảnh ba lần

AB  LA1B1

M

  A2B2

L

   A’B’

của thấu kính

Vẽ hình

0,25

L

u ý :

Nếu học sinh giải theo cách khác mà lập luận đúng, đáp số đúng vẫn cho điểm tối đa

B2

B1

F’

B

B’

I

M

B1

A

A’